【量子コンピュータ】１量子ビットしか使えない量子コンピューターでも古典コンピューターより強かった京都大学［05/18］

しじみ ★

森前智行基礎物理学研究所講師、藤井啓祐理学研究科特定准教授、小林弘忠国立情報学研究所特任研究員、
西村治道名古屋大学准教授、玉手修平東京大学特任助教、谷誠一郎日本電信電話株式会社上席特別研究員らの研究グループは、
実質的に1量子ビットしか使えないような「弱い」量子コンピューターでも、
ある場面では古典コンピューターより「強い」ことを、理論的に証明しました。

　本研究成果は、日本時間2018年5月18日に米国物理学会の学術誌「Physical Review Letters」にオンライン掲載されました。

■本研究成果のポイント
・実質的に1量子ビットしか使えない「弱い」量子コンピューターが、古典コンピューターよりも「強い」のかどうか不明であった。
・そのような弱い量子コンピューターが、ある場面では古典コンピューターより高速であることを計算量理論的基盤に基づいて証明した。
・現在、世界中で進んでいる量子スプレマシー研究の理論的基盤を整備する結果であり、当該分野の研究をさらに加速することが期待できる。

■概要
　大量の量子ビットを自由自在に使用し、任意の量子アルゴリズムを走らせ、
完全にエラー耐性のある巨大な量子コンピューターを実現することは量子計算の研究者らの究極のゴールですが、
それはまだ遠い未来のことかもしれません。
そこで、近い将来に実現できる技術のみで作られる「弱い」量子コンピューターでも、
古典コンピューターより「強い」ことを示す理論的・実験的研究が注目を集めています。

　本研究グループは、実質的に1量子ビットしか使えないような「弱い」量子コンピューターでも、
ある場面においては、古典コンピューターより「強い」ことを、理論的に証明しました。
また、今回発見した手法は、他のタイプの弱い量子計算モデルにも応用することができ、それらのモデルについても、
従来よりも強固な計算量理論的基盤で古典コンピューターに対する優位性（量子スプレマシー）を証明しなおすことにも成功しました。

■研究者からのコメント

現在、世界中で多くの研究者が量子スプレマシーの実現にむけて研究を行っています。
本研究は、それらの理論的基盤を整備するものであり、今後の量子計算の理論的、
実験的研究の発展に大きく寄与すると期待できます。
また、量子スプレマシーの研究は、単に古典に対する優位性を示すだけでなく、
有用な量子アルゴリズムの開発につながることも目指しています。
one-clean qubitモデルを使った高速な量子アルゴリズムを開発するのは、今後の重要な課題です。

関連ソース画像
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/180518_1/01.jpg

京都大学
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/180518_1.html

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